La vision d’Asimov de récolter l’énergie solaire depuis l’espace pourrait devenir une réalité
C'est une idée tout droit sortie de la science-fiction : une station spatiale tourne autour de la Terre, récupérant l'énergie du soleil et la transmettant vers notre planète. Isaac Asimov a popularisé le concept dans son histoire Reason de 1941, et les futuristes en rêvent depuis.
Mais cette notion est plus qu'un simple fantasme : il s'agit d'un concept très pratique poursuivi par les agences spatiales du monde entier, et il est presque à la portée des technologies actuelles. Cela pourrait même être la solution à la crise énergétique ici sur Terre.
Nous avons discuté avec l'une des personnes espérant concrétiser ce concept, Leopold Summerer, chef du Bureau des concepts et études avancés de l'Agence spatiale européenne, pour savoir comment nous pourrions faire de ce rêve une réalité.
Construire une meilleure centrale solaire
L'énergie solaire présente de nombreux avantages par rapport aux combustibles fossiles ou à d'autres sources d'énergie : elle est disponible gratuitement, renouvelable, a un impact environnemental minimal et nécessite généralement peu d'entretien. De plus, la technologie des panneaux solaires s’améliore constamment, leur permettant de récupérer plus efficacement l’énergie provenant du soleil.
Cependant, cela ne va pas sans problèmes. L’un des plus gros problèmes concerne le stockage, car l’énergie ne peut être collectée que pendant la journée et doit être stockée dans de grosses batteries pour fournir de l’énergie pendant la nuit. Cela dépend également du beau temps, car la couverture nuageuse réduira la quantité d'énergie pouvant être collectée.
Si nous pouvions construire une centrale solaire dans l’espace, nous éviterions ces problèmes. Une telle station pourrait collecter de l’énergie solaire 24 heures sur 24 et n’aurait pas besoin de stocker l’énergie dans des batteries encombrantes. Et s’il était construit en orbite, il ne subirait aucune interférence de l’atmosphère terrestre. L’électricité pourrait également être envoyée directement là où elle est le plus nécessaire, comme les grandes villes.
Aussi fantaisiste que cela puisse paraître, l’idée a en réalité beaucoup de sens. « C'est l'un de ces concepts qui, au premier abord, se demande : « Wow, vraiment ? Pourquoi quelqu'un mettrait-il des structures aussi grandes dans l'espace s'il y a suffisamment d'espace libre sur Terre ?'», a déclaré Summerer. Mais à première vue, le concept a beaucoup de mérite. « Cela répond à un si grand nombre de nos défis actuels – du changement climatique à la sécurité énergétique – qu’il serait irresponsable de ne pas l’envisager sérieusement », a-t-il ajouté.
L'espace a du sens
Si une centrale solaire en orbite semble ridicule, sachez qu’elle n’est pas si différente des technologies spatiales que nous utilisons déjà. Summerer a souligné que de nombreux engins spatiaux fonctionnent avec des panneaux solaires, donc « nous avons des centrales solaires dans l’espace, nous utilisons simplement l’énergie localement ».
Pour construire une centrale électrique, nous aurions besoin de panneaux solaires beaucoup plus grands que ceux utilisés sur les vaisseaux spatiaux, et nous aurions besoin de concevoir le matériel pour gérer les hautes tensions. Mais cela devrait consister à améliorer progressivement les technologies actuelles plutôt que de devoir créer des solutions entièrement nouvelles.
L’autre moitié de la collecte et de la distribution du pouvoir est la question du transfert. Comment l’énergie serait-elle transférée de la station à la Terre ? Cela nécessiterait un transfert de puissance sans fil utilisant soit des lasers, soit des micro-ondes. De telles technologies ont déjà été démontrées sur Terre , avec de l’énergie envoyée sans fil sur de longues distances – et si nous pouvons le faire sur Terre, nous pourrions le faire dans l’espace.
Défis technologiques
Bien entendu, il n’est pas simple de construire une centrale électrique et de la mettre en orbite. L’un des principaux problèmes serait de savoir comment mettre en orbite une structure aussi grande qu’une centrale électrique et comment elle serait entretenue ou réparée en cas de problème. De nombreux partisans de l’énergie solaire spatiale suggèrent de commencer par uneconstellation de satellites, que nous savons construire et lancer. Si l’un d’eux tourne mal, il y en a d’autres qui continueront à fonctionner. De cette façon, nous pourrions apprendre à utiliser la technologie sans mettre nos œufs dans un panier énorme et astronomiquement coûteux.
Il y a aussi la question de l'efficacité. Les technologies actuelles de transmission d’énergie sans fil n’ont qu’une efficacité limitée. Pour des raisons pratiques, vous souhaiterez probablement que votre centrale solaire soit en orbite terrestre basse, à peut-être 500 milles de la surface de la planète. Nous devrons améliorer l’efficacité de la transmission d’énergie sans fil et également nous assurer que la station dispose d’une antenne suffisamment puissante pour envoyer toute l’énergie qu’elle collecte vers la Terre.
La technologie nécessaire pour réaliser tout cela n’est pas encore prête, mais elle n’est pas non plus entièrement hors de notre portée.
"Nous ne pouvons pas lancer demain", a expliqué Summerer. "Mais d'un autre côté, personne n'a identifié quoi que ce soit qui puisse constituer un obstacle pour l'une des technologies clés requises."
Une petite communauté coopérative
Les défis d’un système électrique futuriste ne sont cependant pas seulement technologiques. Il y a aussi le problème des infrastructures. Même si nous sommes capables de capter l’énergie solaire depuis l’espace, nous avons besoin d’infrastructures sur Terre pour distribuer cette énergie là où elle est nécessaire. Qui supportera ce coût ?
"Il s'agit d'un projet qui, presque de par sa conception, bénéficierait grandement de la coopération internationale", a déclaré Summerer. Idéalement, une coopération internationale entre différents pays et leurs agences spatiales mettrait en commun les ressources pour développer et lancer la technologie ensemble, mais cela pourrait s'avérer difficile lorsque deux des plus grands acteurs dans ce domaine – les États-Unis et la Chine – ne coopèrent pas sur les missions spatiales. actuellement.
Toutefois, Summerer voit des raisons d'être optimiste quant à la coopération internationale dans ce domaine, étant donné qu'il est dans l'intérêt de tous de développer des sources d'énergie propres et renouvelables. Il existe un modèle pour ce type de coopération dans ITER , un projet coopératif international qui étudie le potentiel de production d'énergie des projets de fusion nucléaire.
En ce qui concerne l’énergie solaire spatiale, « nous n’en sommes pas encore au stade où nous avons un projet international commun avec des accords de coopération intergouvernementaux », a déclaré Summerer, donc « la coopération se déroule sur une base entièrement volontaire ». Mais la communauté des nations qui étudient le concept, y compris les États-Unis, la Chine, l'Europe et l'Inde, est petite, et « nous nous connaissons assez bien » et « nous sommes fortement incités à travailler ensemble » pour échanger des idées et des technologies, a-t-il ajouté. .
L'Agence spatiale européenne a récemment signé des contrats pour deux études conceptuelles sur l'énergie solaire spatiale, dans le but d'étudier la faisabilité du concept dans le cadre de l'initiative SOLARIS . Une décision pourrait être prise dès 2025 quant à la poursuite sérieuse de cette idée.
La lune comme tremplin
Un lieu prometteur pour tester un système électrique nouvellement développé pourrait vous surprendre. Plutôt que d’envoyer de l’énergie de l’espace vers la Terre, nous pourrions tester un système en envoyant d’abord de l’énergie de l’espace vers la Lune.
En mettant en place un système pour collecter l'énergie solaire dans l'espace et la transmettre à la surface de la Lune, « vous pouvez démontrer pratiquement toutes les technologies clés » pour un système similaire pour envoyer de l'énergie vers la Terre, a déclaré Summerer.
Cela est également logique, étant donné les projets de la NASA et d’autres organisations visant à construire des habitats à long terme sur la Lune qui nécessiteront une énergie constante. "Nous avons besoin d'énergie sur la Lune pour toute installation de plus grande envergure, et les sources sur la Lune sont très limitées", a déclaré Summerer. Les nuits lunaires sont froides et longues, elles durent environ deux semaines. Nous aurons donc besoin d'une source d'énergie capable de nourrir les visiteurs pendant cette période. Le nucléaire et le solaire sont les deux options pratiques pour cela, c'est pourquoi l'accent est déjà mis sur le développement de ces systèmes pour les missions futures.
À bien des égards, il est en réalité plus facile de transmettre de l’énergie à la Lune qu’à la Terre. La Lune n’a pas d’atmosphère ni de couverture nuageuse qui gêne la transmission de l’énergie. Et les besoins en énergie seraient bien inférieurs pour une base lunaire que pour la Terre.
Alors, si nous devons tester des solutions d’énergie solaire spatiales et que nous avons besoin d’énergie pour les missions lunaires, pourquoi ne pas combiner les deux ? "La Lune pourrait bien être un tremplin pour développer des technologies clés permettant de démontrer comment [l'énergie solaire spatiale] fonctionne à une échelle beaucoup plus petite", a déclaré Summerer.
Plus proche que tu ne le penses
Tous ces discours sur les progrès technologiques et les développements futurs pourraient vous faire imaginer qu’un tel système sera disponible dans des décennies. Mais des experts comme Summerer pensent que l’énergie solaire spatiale pourrait fonctionner bien plus tôt que cela.
"Une démonstration en orbite est réalisable relativement rapidement", a déclaré Summerer, en fonction de la taille du système. Il pense qu'un système de démonstration, destiné à tester la technologie mais sans fournir réellement d'énergie utilisable, pourrait être développé d'ici cinq ans seulement.
Quant au moment où nous pourrions voir une telle technologie être utilisée dans la pratique, certaines personnes sur Terre pourraient utiliser l’énergie d’un petit système solaire spatial d’ici le milieu des années 2030.
Ce sera juste à temps pour le centenaire de la publication de l'histoire d'Asimov. Un siècle pour faire passer un concept d’une science-fiction fantaisiste à une réalité scientifique concrète ? Ce n’est pas un mauvais moment pour réaliser l’impossible.